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第6章 冰雹

1.天降之灾—冰雹

冰雹,也叫“雹”,俗称雹子,有的地区也叫“冷子”。冰雹是自然界固态降水物的一种,一般为圆球形或圆锥形的冰块。冰雹由透明层和不透明层相间而组成。直径通常为5?50毫米,大的有时可达10厘米以上,所以,又名为“雹块”。

冰雹常见于夏季或春夏之交,小的如绿豆、黄豆,大的有栗子、鸡蛋大小,特大的冰雹甚至比柚子还大。在我国,除广东、湖南、湖北、福建、江西等省外,很多地区每年都会受到不同程度的雹灾。尤其是在北方的山区及丘陵地区,由于地形复杂,天气多变,因而冰雹多,受害也比较严重。冰雹对农业的危害尤其大,猛烈的冰雹不仅会打毁庄稼,损坏房屋,还可能砸伤人和牲畜。雹灾是严重的自然灾害之一,很多雹灾严重的国家已开始进行人工防雹试验。

2.来龙去脉—冰雹的形成

冰雹是生活中一种常见的自然灾害。那么,它是怎样形成的呢?是和下雨、下雪一样,也是从云层中掉下来的吗?答案确实是这样的,只不过不同的是下冰雹的云和其他云不一样,它是一种发展十分强盛的积雨云,而且,只有发展特别旺盛的积雨云才有降冰雹的可能。

生活中积雨云和各种云一样,都是形成于地面附近的空气上升凝结。地面的空气受热上升,在上升过程中气压逐渐减小,空气的体积开始膨胀。在空气上升的过程中,如果与周围没有热量交换,因为膨胀而消耗能量,空气温度就会降低,我们管这种温度变化叫做绝热冷却。科学家计算,由于绝热冷却的作用,在空气上升过程中,每升高100米,温度就会降低1℃左右。而在一定温度下,空气中能容纳水汽有一个限度,如能达到这个限度我们就称之为“饱和”了。在温度降低的过程中,空气中能容纳的水汽量会大大减少。这样,原来没有饱和的空气在上升运动中也就达到了饱和。当达到饱之后,空气中过剩的水汽就附着在飘浮于空中的凝结核上,形成小水滴。如果温度降到0℃以下,过剩的水汽就凝华成细小的冰晶。于是,当很多水滴和冰晶聚集到一起,飘浮在空中时,我们就看到了天空中的云了。

因为大气运动形式不同,所以就有了不同形态的云。我们把对流运动形成的云统统叫做积状云。积状云包括淡积云、浓积云和积雨云等。它们都是孤立向上发展的云块,这是因为对流运动分上升运动和下沉运动,气流上升形成了云块,而气流下沉则使云块产生了间隙,透过这些间隙,我们可以看见蓝天。

对流强弱不同,形成的积状云也不同,其云体大小也差别悬殊。在对流过程中,如果运动强度很小,上升气流达不到凝结高度,就形不成积状云,如对流运动强度较大时,才可以形成浓积云。浓积云由许多轮廓清晰的凸起云泡组合而成,顶部看上去像椰菜,云层一般很厚,有的可达4~5千米。当对流运动非常猛烈的时候,就能形成积雨云了。积雨云的云底黑沉沉的,云顶发展很高,厚度可达10千米,云顶边缘与浓积云比起来有些模糊,云顶还常扩展开来,形成砧状。一般说来,积雨云可能产生雷阵雨。只有当积雨云发展得特别强盛,云体非常高大、云中上升气体较强烈且水分充沛时,才能形成冰雹。而产生冰雹的云,我们称之为“冰雹云”。

冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成的混合物。通常,我们把它分为三层:由下而上温度依次降低。最下面一层温度在0℃以上,这一层的云由大量的水滴组成;中间一层温度范围为0℃?——20℃,一般由过冷却水滴、冰晶和雪花组成;最上面一层温度在——20℃以下,主要由冰晶和雪花组成。

事实上,冰雹云中气流十分强盛。在云的前进方向外,通常会有一股非常强大的上升气流从云底进入,最后又从云的上部流出。另外,还有一股从云后方中层流入又从云底流出的下沉气流。冰雹降水就从这里产生了。这两股有组织上升与下沉的气流与环境气流相连通,从而使得强雹云中气流结构更持续。通常从下方进入的强烈的上升气流不仅给冰雹云输送了充分的水汽,而且冰雹粒子停留在云中提供了支撑的力量,在这个停留过程中,冰雹逐渐长大。在形成过程中,靠近上升气流的冰雹会大一些。

无论如何,冰雹还是和雨、雪一样,都是从云里掉下来的,它们的不同也只是形状或形态上的差别而已。

3.冰雹的分类与特征

(1)冰雹的分类

冰雹的大小不尽相同,有的小如绿豆、黄豆,有的却大如核桃、鸡蛋,甚至,更另人为之惊奇的是,有比柚子还要大的。不过,有时即使同样大小的冰雹,如果降雹的时长不同的话,其所造成的危害也是不同的,所以对于冰雹我们不能一概而论。那么冰雹是怎么分类的呢?

通常,以某一次降雹过程为例,我们可根据冰雹的直径、降雹累计时间和积雹厚度为标准,把冰雹分为三个级别:

①轻雹:一般冰雹直径不超过0.5厘米,累计降雹时间不超过10分钟,地面积雹厚度不超过2厘米,这样的降雹我们称之为轻雹;

②中雹:一般冰雹直径0.5?2.0厘米之间,累计降雹时间10?30分钟之间,地面积雹厚度2?5厘米,这样的降雹我们称之为中雹;

③重雹:一般冰雹直径2.0厘米以上,累计降雹时间30分钟以上,地面积雹厚度5厘米以上,这样的降雹我们称之为重雹。

一般而言,冰雹的直径越大,降雹的累积时间越长,地面积雹厚度越厚,造成的灾害也越严重。

(2)冰雹的特征

所有的事物都有它独特的方面,那么冰雹有哪些特征呢?总的说来,我们可以把冰雹的特征归结为以下几个方面:

①局部性强,降雹的范围没有降雨、降雪广泛。冰雹影响的范围一般宽约几十米到数千米,长约数百米到十多千米;

②历时短,降雹的过程通常都比较短暂,降雹时间一般只有2?10分钟,30分钟以上的就比较少了;

③受地形影响显著,冰雹多发生在山区、丘陵地带等复杂地形带,地形越复杂,冰雹越容易发生;

④发生区域广,从亚热带到温带的广大气候区内均可发生,但以温带地区发生次数居多;

⑤年际变化大,在某一地区,可能有的年份发生次数很少,而有的年份可能会连续发生很多次,有的年份还有可能一次都不发生。

4.冰雹的危害

冰雹带给我们人类的灾害是不言而喻的。它属于一种比较严重的自然灾害。尤其是那些冰雹灾害多发的地区,每年带来的经济损失是难以估量的。那么,它作为自然界中一种严重的自然灾害,主要是由于强对流天气系统而引起的一种剧烈的气象灾害。其特点是范围较小、时间比较短促,但来势猛、强度大。在降雹过程中,常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。冰雹会毁坏农作物和经济作物,也可能会毁坏建筑和各种设备,甚至砸伤砸死人和动物。所以,每年冰雹给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来损失都是巨大的。据有关部门统计,在我国,仅因冰雹所造成的经济损失每年就有几亿元甚至几十亿元人民币。

很多人都有在雷暴天气中遭遇冰雹的经历。通常,这些冰雹都不会太大,它们从暴风雨云层中降落,在降落的同时也在逐渐地融化。不过,有时候冰雹的体积却大得惊人,曾经有80磅的冰雹从天而降,如果砸在谁的头上可就麻烦了。不过,这样的冰雹落地就会摔成很多小块。最为神秘的是,在无云的天空中也会有巨大的冰雹垂直下落,也曾有飞机遭受过这样的冰雹袭击。如此巨大的冰雹是怎样形成的,对于目前的科学界依然是个谜。

5.冰雹的防治

冰雹作为一种自然灾害,给人们带来的损失是无法估计的。随着科学技术的发展,人们已经开始就如何防治冰雹这一问题进行了不断的探索。

(1)预报

20世纪80年代以来,在气象业务中开始大量使用天气雷达、卫星云图接收、计算机和通信传输等先进设备,这就大大提高了人们对冰雹活动的跟踪监测能力。一般来说,只要在跟踪监测过程中,当气象台(站)一经发现冰雹天气,便会在最短的时间内向可能影响的气象台、站通报。各级气象部门形成一个气象网络,通过把现代化的气象科学技术和过去的预报经验紧密结合,不断地提高了预报的准确度。各级气象部门通过各地电台、电视台、电话、微机服务终端和灾害性天气警报系统等媒体发布“警报”、“紧急警报”,尽可能早地把冰雹预警信息传递给社会各界和广大人民群众,从而使得人们可以提前采取防御措施,尽可能地避免和减轻灾害损失。

(2)防治

我国的雹灾局部地区比较严重,政府对于防雹工作非常重视。在防雹工作上,我国也是世界上较早进行人工防雹的国家之一。人工防雹,主要是对冰雹的形成和降落进行人工干预,使其向人们期望的方向发展,最终达到减轻灾害的目的。现在,人工防雹的常用方法有:①把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂用火箭、高炮或飞机直接送到云里去;②为了使雹胚增多、冰雹变小,在积雨云形成之前,在地面上把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂送到自由大气里,让这些物质在雹云里起雹胚作用;③为了破坏对雹云的水分输送,可以在地面上向雹云放火箭打高炮,或在飞机上对雹云放火箭、投炸弹;④通过用火箭、高炮向暖云部分撒凝结核,在冰雹形成之前提前降水,这样就可以减少云中的水分;或者通过在冷云部分撒冰核,来抑制雹胚增长。

(3)农业防雹措施

冰雹在农业领域内的危害尤为严重,故人们应当重视冰雹灾害的预防,根据多年的经验总结,主要的农业防雹措施有以下几条:①破坏雹云条件。由于冰雹的形成受地表状况的影响较大,所以人们可以通过在多雹地区种植牧草和树木,增加森林面积,改善地貌环境,从而减少雹灾的发生;②雹灾发生较多的地区可以选择抗雹和恢复能力强的农作物,当农作物成熟之后及时抢收;③为避免冰雹对人身的威胁,在多雹灾地区降雹季节,农民下地干活最好携带一些防雹工具,如竹篮、柳条筐,等等。